Acoustiques et vibrations

noise and vibration

Les vibrations mécaniques peuvent être une source de problèmes pour beaucoup de produits. Elles peuvent engendrer des phénomènes néfastes pour le produit lui-même, comme la fatigue et la durabilité, mais également pour utilisateurs, pour qui les vibrations peuvent être désagréables pour l’oreille ou l’organisme. Les vibrations mécaniques peuvent nuire au fonctionnement normal du produit, et entraîner des risques pour la sécurité. Communément appelé NVH (Bruit, vibration, rudesse), ce problème est l’un des plus importants critères de qualité perçu d’un produit, le domaine est donc prioritaire pour une équipe de développement qui cherche à démarquer son offre de la concurrence.

MSC.Software propose des solutions de calculs qui aident les industriels à aborder et à traiter les problèmes de bruits et de vibrations à travers des prototypes virtuels, avec une réduction des coûts de développement, un raccourcissement des délais de commercialisation, et une optimisation des performances. Grâce aux fonctionnalités de pointe apportées par MSC dans les éléments finis et la dynamique multi-corps, l’utilisateur peut simuler et prévoir les vibrations d’un composant ou d’un système dans différentes conditions opérationnelles ; par exemple, comment le conducteur et le passager d’un véhicule perçoivent le bruit d’un moteur en vitesse de croisière ou lors d’une accélération, ou encore l’impact et le bruit provoqué quand le véhicule roule sur un nid de poule. Les ingénieurs dans quasiment tous les secteurs utilisent des applications MSC pour améliorer les performances, et réduire la masse et les coûts. Avec plus de 40 ans d’expérience dans la résolution de problèmes industriels, MSC a mis au point et implémenté les techniques et les méthodes de résolution les plus efficaces et les plus précises du marché, afin de résoudre la majorité et les plus complexes des problèmes de systèmes NVH.

Fonctionnalités disponibles :

Analyse NVH en réponse à un chargement par impulsions
Analyse NVH en réponse à un chargement par impulsions

Analyse vibratoire d’un véhicule tout-terrain
Analyse vibratoire d’un véhicule tout-terrain

Vibrations mécaniques

Pour comprendre les caractéristiques des vibrations mécaniques d’un composant ou d’un système complet, l’ingénieur doit comprendre aussi bien les caractéristiques de vibrations naturelles de la structures, que les modes vibratoires, et comment la structure répond aux cas de chargements externes, autrement dit les réponses en fréquence et transitoires. Les solutions NVH de MSC permettent des réaliser des analyses modales linéaires et non linéaires, transitoires et de la réponse en fréquence pour des composants mécaniques, des systèmes et assemblages mécaniques. Lorsque les bruits ou la durabilité sont des enjeux importants, ces informations sur les vibrations peuvent être utilisées afin de réaliser des prédictions acoustiques intérieur ou extérieur couplées, ou alors pour réaliser des prédictions en fatigue, en s’appuyant sur l’historique détaillée des chargements vibratoires et transitoires obtenus par la simulation vibratoire.

Approche FRF - Application à l’analyse du moteur et des pneus

Approche FRF - Application à l’analyse du moteur et des pneus
Approche FRF - Application à l’analyse du moteur et des pneus

Fonction de réponse en fréquence (FRF) basé sur l’analyse vibratoire (NVH)

Un autre défi de l’analyse NVH consiste à identifier la trajectoire du flux d’énergie entre la source et un point de réception intéressant l’ingénieur. Il est très utile de comprendre la source de vibrations ou de bruits indésirables bien en amont de l’assemblage d’un véhicule. MSC fournit une méthodologie dite « fonction de réponse en fréquence » (FRF) pour répondre à ce besoin.

La FRF représente la réponse en fréquence de composants provoquée par des charges unitaires à une fréquence donnée. Il est possible alors de combiner les données de réponse des différents composants pour obtenir un résultat pour les assemblages complets. Cette approche présente également l’avantage de permettre une analyse des voies de transfert (TPA) et donc de tracer le flux d’énergie entre la source et le récepteur. Il est possible alors d’identifier les voies critiques et les sources de bruits. Par exemple, dans l’image en haut à gauche, le bruit provient du moteur alors que dans l’image en bas, la source est la charge des pneus. Aussi, pour comprendre et améliorer les performances en bruits et vibrations d’un véhicule, l’ingénieur doit analyser l’ensemble du système. MD Nastran permet cette approche grâce à l’évolutivité de ces solveurs applicatifs spécifiques.

Analyse acoustique d’un pot d’échappement
Analyse acoustique d’un pot d’échappement

Analyse du rayonnement acoustique d’un moteur
Analyse du rayonnement acoustique d’un moteur

Exemple d’acoustique extérieur
Exemple d’acoustique extérieur

Acoustique intérieure et extérieure

MSC apporte des solutions et des techniques éprouvées pour la simulation et la prédiction de l’acoustique intérieure et extérieure. Pour le premier, MSC fournit une simulation de l’interaction fluide-structure couplée qui calcule la pression à l’intérieur d’un volume limité, permettant de résoudre les niveaux de pression sonore subis par les occupants. Pour l’acoustique extérieure, la solution fournit un couplage des vibrations mécaniques et une simulation de l’acoustique extérieure. Cette fonctionnalité permet d’analyser le champ sonore rayonné par une structure vibrante dans une analyse vibro-acoustique couplée unique. L’utilisation des éléments finis élimine le recours au maillage important du champ autour des sources acoustiques. En plus des calculs des niveaux de pression acoustique, MSC apporte des techniques d’analyse qui permettent d’identifier les composants qui contribuent le plus à la formation d’un bruit particulier à l’intérieur d’un assemblage.

Spécification de connecteurs en quatre points entre la caisse habillée et es suspensions
Spécification de connecteurs en quatre points entre la caisse habillée et es suspensions

Simulation de grands modèles et d’assemblages

Les caractéristiques de bruit et de vibration perçues par un utilisateur ou une personne à proximité sont des problèmes complexes qui concernent le véhicule dans son ensemble. Autrement dit, pour simuler ces comportements, le modèle de simulation doit représenter un véhicule quasi complet. Ce qui peut générer de larges modèles numériques des assemblages de structure et de systèmes mécaniques. MSC apporte des méthodologies très performantes et éprouvées permettant de modéliser et de simuler correctement et efficacement des modèles de ce type. Cela comprend les techniques de modélisation des assemblages soudés, collés, des assemblages vissés, ainsi que les liaisons articulées ; la méthode ACMS – Automated Component Mode Synthesis - permet de réaliser la synthèse modale de larges modèles ; et les super-éléments externes utilisés dans les processus d’assemblage – les super-éléments permettent le partitionnement logique d’un véhicule complet et la réutilisation des informations issues des composants, contribuant à la réduction des temps de résolution.

Fort de plus de 40 ans d’expérience dans la résolution de problèmes industriels, MSC a mis au point et implémenté les techniques et les méthodes de résolution les plus efficaces et les plus précises du marché, afin de résoudre la majorité et les plus complexes des problèmes de systèmes NVH.

Analyse NVH en réponse à un chargement par impulsions
Analyse NVH en réponse à un chargement par impulsions
 Exemple d’analyse vibratoire à l’aide du logiciel Adams/Vibration
Exemple d’analyse vibratoire à l’aide du logiciel Adams/Vibration

Produits annexes : MSC Nastran, MD Nastran, Adams, MD Adams, Marc & Mentat, Patran, SimXpert, SimOffice, SimDesigner
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